【摘 要】
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随着人口数量的快速增长,环境的日益恶化,电能作为一种可再生的二次能源被广泛应用。因此,储能元件的开发越来越重要,其中超级电容器占据重要的地位,超级电容器电化学性能主要取决于电极材料。水滑石（LDH）因独特层板结构、主客体组成可调以及活性位高度分散等特点,展现出较高的比电容和良好的稳定性。通过构筑多维度LDH基电极材料,进一步改善其电荷传递和表面反应活性,获得性能优异的电极材料。本论文通过金属掺杂、
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随着人口数量的快速增长,环境的日益恶化,电能作为一种可再生的二次能源被广泛应用。因此,储能元件的开发越来越重要,其中超级电容器占据重要的地位,超级电容器电化学性能主要取决于电极材料。水滑石（LDH）因独特层板结构、主客体组成可调以及活性位高度分散等特点,展现出较高的比电容和良好的稳定性。通过构筑多维度LDH基电极材料,进一步改善其电荷传递和表面反应活性,获得性能优异的电极材料。本论文通过金属掺杂、硫化和原位生长等手段制备了一系列具有特殊结构的LDH,硫化物及与LDH基复合材料,有效地改善镍锰基LDH的电化学性能,主要研究成果如下:（1）采用水热法,制备Co2+掺杂NiMn-LDH电极材料（NiCoMn-LDH）,确定了最优Co2+掺杂量,探究Co2+掺杂对NiCoMn-LDH超电性能的影响机制。电化学性能测试表明,该电极材料显著提升了超电容性能,在1.0 A·g-1的电流密度下,比容量443.4 C·g-1;在5.0 A·g-1下,经2 000次循环测试,比电容保持率在90.12%。（2）将NiCoMn-LDH原位生长在泡沫镍（NF）上制得NiCoMn-LDH/NF前体,NiCoMn-LDH纳米片相互交错且垂直于NF表面生长。再将NiCoMn-LDH/NF前体硫化,最终得到NiCoMn-S/NF电极材料。研究表明,通过调变S2-浓度可调控NiCoMn-S形貌结构,其中,枫球状NiCoMn-S显现出优异的电化学性能。在1.0 A·g-1的电流密度下,比容量874.7 C·g-1;在5.0 A·g-1下,经2 000次循环测试,比电容保持率在87.73%。NiCoMn-S/NF//AC在最小功率750.00 W·kg-1下获得47.17 Wh·kg-1最大能量密度。（3）以六亚甲基四氨（HMT）为碱源,水热制备α-相NiCoMn-LDH,探究Co2+掺杂对α-相NiCoMn-LDH超电性能的影响机制。α-相NiCoMn-LDH优于第二章所制的NiCoMn-LDH,在1.0 A·g-1的电流密度下,比容量637.0 C·g-1;在5.0 A·g-1下,经2 000次循环测试,比电容保持率在87.68%。（4）将NiCo2O4沉积在NF上制得NiCo2O4/NF前驱体,再将α-相NiCoMn-LDH包覆前驱体表面,制得NiCo2O4@α-NiCoMn-LDH核-壳材料,探明α-相NiCoMn-LDH与NiCo2O4相互作用机制。在1.0 A·g-1的电流密度下,比容量1035.0 C·g-1;在5.0 A·g-1下,经2 000次循环测试,比电容保持率在92.66%。NiCo2O4@α-NiCoMn-LDH//AC在最小功率850.00 W·kg-1下获得61.34 Wh·kg-1最大能量密度。
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